Maschinen melden Wartungsbedarf: Bosch’s Digitaler Zwilling – IAPM hebt die Mensch-Maschinen-Zusammenarbeit mit Microsoft Azure auf das nächste Level

Die Herausforderung: Nicht zu früh und nicht zu spät – Wartung zum genau richtigen Zeitpunkt durchführen

Wenn Prahallad, Partner Customer Solutions bei Bosch, über die Innovation spricht, hört man die Begeisterung in seiner Stimme. Es geht um die Reduktion von Komplexität und darum, Leuten die Arbeit zu erleichtern. Und es geht, wie er sagt, „um die wichtigsten Maschinen überall dort, wo etwas produziert wird“. Bei der Produktion von Energie sind das Turbinen in den Windkrafträdern, in Fabriken der Automobilindustrie sind es elektrisch betriebene Anlagen, die alles am Laufen halten. Für solche rotierenden Maschinen sind Laufzeiten von 10 bis 20 Jahren und mehr nicht unüblich – eine lange Zeit, während der sie permanent gewartet werden. „Um keinen Ausfall zu riskieren, werden Teile häufig vorsorglich und turnusmäßig getauscht, obwohl das noch gar nicht nötig wäre. Das ist wenig ressourcenschonend“, sagt Prahallad und meint damit sowohl die Kosten für Komponenten, deren Herstellung und auch die Zeit der Wartungsexpert*innen, die an anderer Stelle sinnvoller eingesetzt werden könnte.

So entstand eine Idee, die direkt vom Bosch internen Startup-Inkubator Grow gefördert wurde. Denn Bosch betreibt selbst hunderte rotierende Maschinen in seinen eigenen Werken. „Wir wollten sichtbar machen, was bisher nicht sichtbar war: Wann Teile getauscht werden müssen und wie der Zustand einer Maschine ist. Also in Echtzeit sehen, wie es ihr tatsächlich geht“, erklärt Prahallad. „Daraus ließen sich dann Vorhersagen treffen, wann eine Wartung wirklich sinnvoll ist.“ Um das zu erreichen, braucht es eine Vielzahl an Daten. Solche, die von der Maschine beispielsweise durch Sensoren selbst geliefert werden, und solche, die aus anderen Datenquellen kommen, wie historische Maschinendaten und Standard-Datensätze des Herstellers. 

Das Team wollte echten Mehrwert schaffen und darüber hinaus Komplexität und Stress reduzieren. „Menschen nehmen neue Lösungen nur an, wenn sie ihren persönlichen Arbeitsalltag erleichtern“, sagt Prahallad. „Dafür brauchte es zusätzlich Automatisierung und eine Interaktion mit der Maschine. Ein rotes Lämpchen, wenn etwas nicht stimmt, reicht da nicht.“ So entwickelte das Team einen Digitalen Zwilling - IAPM in der Cloud, mit dem nicht nur maschinengenerierte Daten gesammelt, ausgewertet und Vorhersagen getroffen werden können, sondern der auch eine Kommunikation mit der Maschine ermöglicht.

Die Lösung: Voller Fokus auf Verlässlichkeit und Predictive Maintenance für mehr Nachhaltigkeit in der Produktion

„Wir haben mit der wichtigsten Art von Maschinen angefangen – mit den rotierenden“, sagt Prahallad. „Denn wer sie beherrscht, beherrscht auch alle anderen, das macht die Skalierung leichter.“ Es ist aber nicht nur das. Auch der Markt bietet viel Potenzial, insbesondere in Europa, wie Bhuvan Shetty, Sales & Global Strategic Partnerships bei Bosch, weiß: „Rund 53 Prozent dieser Maschinen werden in der DACH-Region gefertigt. Die wichtigsten Unternehmen aus der Transport- und Energiebranche genauso wie aus der Prozess- und Fertigungsindustrie sind hier ansässig. Die Qualitätsansprüche sind enorm hoch.“ Kurz gesagt: Wenn das Bosch-Team seine Kunden hierzulande von der Lösung überzeugen kann, schafft es das auch auf der ganzen Welt. 

Und das funktioniert. Auch weil Bosch die digitalen Zwillinge in den eigenen Werken im Einsatz hat. „Wir wissen von den Kolleg*innen, die direkt an den Anlagen arbeiten, dass das Stresslevel steigt, wenn ihre Maschinen beispielsweise besonderen Belastungen ausgesetzt sind. Unser digitaler Zwilling versetzt sie in die Lage, datengestützte Entscheidungen zu treffen, damit Ausfälle gar nicht erst auftreten. Als ein digitaler Assistent bringt er im Arbeitsalltag eine echte Erleichterung.“   

Alle relevanten Daten einer Maschine werden über den Azure IoT Hub, der mit Power Apps verbunden ist, verfügbar gemacht. Immer wenn ein Symptom eines möglichen Verschleiß erkennbar wird, löst die Power App einen Alarm aus. „Bisherige Lösungen tun das, wenn es bereits erste Anzeichen von Verschleiß gibt. Das war uns tendenziell zu spät“, sagt Bhuvan Shetty. Deshalb berücksichtigt die Lösung von Bosch nicht nur die Daten der Sensoren, sondern eine holistische Datenlage und identifiziert bereits die Symptome eines drohenden Verschleißes. „So können Teile zum richtigen Zeitpunkt getauscht werden – nicht zu früh und vor allem nicht zu spät, also immer bevor etwas ausfällt.“ 

Wurde ein Alarm ausgelöst, meldet sich der digitale Zwilling über Microsoft Teams auf der Konsole direkt an der Anlage und teilt mit, was gerade nicht stimmt. Je nach Komplexität des Alarms wird gleichzeitig über Dynamics 365 ein Ticket erstellt und an die zuständigen Expert*innen geschickt, die die Maschine warten können. Dabei kann die Inspektion aus der Ferne (remote) oder physisch vor Ort stattfinden. Sollte die Unterstützung von Expert*innen gefragt sein, die an einem anderen Standort sitzen, können diese via HoloLens 2 und Remote Assist virtuell hinzugezogen werden. So gelingt die ideale vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance).

Die Daten des digitalen Zwillings verbessern somit direkt die Nachhaltigkeit. Denn Ersatzteile werden nur noch verbaut, wenn sie wirklich nötig sind. Aber nicht nur das: „Wenn wir Ausfallszenarien kennen und beispielsweise wissen, wann Maschinen dazu tendieren, zu überhitzen, dann wissen wir auch, wie wir sie am effizientesten betreiben können“, sagt Prahallad. „Eine effizient laufende Maschine benötigt weniger Strom und dadurch wird der Verbrauch der benötigten Rohstoffe optimiert und somit Energie gespart. Das ist gerade für produzierende Unternehmen ein absolutes Fokusfeld.“ 

Die Lösung von Bosch vereinfacht somit komplexe Zusammenhänge, automatisiert Prozesse, sorgt für mehr Effizienz und hilft, Ressourcen zu sparen. Und das Wichtigste: Sie erleichtert Menschen ihre Arbeit. Genau deshalb wurde die Lösung auch mit dem Microsoft Intelligent Manufacturing Award 2021 in der Kategorie Add Value! ausgezeichnet.